Search

سابقه و هدف: پشته‌های رسوبی میانی از جمله ساختارهای طبیعی در آبراهه‌ها و رودخانه‌ها هستند که در اثر کاهش تنش برشی و رسوبگذاری در مرکز رودخانه ایجاد شده و موجب دوشاخه شدن آبراهه‌ها و افزایش فرسایش جانبی در دو ساحل راست و چپ رودخانه خواهد شد. هم‌چنین، افت انرژی ناشی از وجود پشته‌ها، از دیگر عواملی است که موجب تشدید رسوبگذاری در رودخانه می‌شود. این پشته‌ها، به‌عنوان زیستگاه آبزیان در رودخانه‌، از اهمیت بسزایی برخوردارند و شناخت دقیق سازوکار جریان پیرامون آن‌ها، از موارد مهم در فرایندهای بهره‌برداری و احیای رودخانه‌هاست. در این پژوهش، الگوی جریان پیرامون پشته‌های رسوبی به‌صورت آزمایشگاهی مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است.مواد و روش‌ها: در این پژوهش، سه پشته‌‌ به شکل‌های لوزی، بیضی و گوه‌ای که از نمونه‌های متداول پشته‌ها در رودخانه‌های آبرفتی طبیعی هستند، در یک کانال آزمایشگاهی به طول 9 و عرض و ارتفاع 4/0 متر، با شیب کف 0007/0 در آزمایشگاه تحقیقات آب و رسوب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ساخته و استفاده شد. سرعت در سه راستای عرضی، طولی و قائم با استفاده از دستگاه سرعت‌سنج الکترومغناطیس با فرکانس 30 هرتز، در 39 نقطه برداشت شد. دبی به کمک دستگاه دبی‌سنج فرکانسی در تمام آزمایشات، 5/4 لیتر بر ثانیه تنظیم شد و رژیم جریان در تمامی آزمایشات، زیربحرانی و آشفته بود.یافته‌ها: یافته‌ها نشان داد شکل پشته‌ها در سازوکار جریان و میزان افت انرژی، تاثیرات متفاوتی دارد. بررسی و مقایسه‌ی نمودارها نشان‌دهنده‌ی شرایط تقریبا مشابه برای پشته‌های بیضی و گوه‌ای اما قدری متفاوت برای پشته‌ی لوزی است. با وجود اختلاف ساختار تغییرات مؤلفه‌ی عرضی سرعت در مواجهه با پشته‌های بیضی، گوه‌ای و لوزی، در تمامی موارد، دامنه تغییرات بین ۴/۰ تا ۶/۱ برابر مقدار میانگین است. مطابق نتایج به دست آمده، حضور پشته‌ی بیضی منجر به نوسانات قابل توجه مؤلفه‌ی طولی سرعت در هر سه محور (بین حدود ۵/۰ تا ۶/۱ برابر مقدار میانگین در محورهای چپ و راست و بین ۲/۰ تا ۴/۱ برابر مقدار میانگین در محور وسط) می‌شود؛ اما برای پشته‌های گوه‌ای و لوزی، این نوسانات در تمامی محورها چندان چشمگیر نیست (بین ۸/۰ تا ۲/۱ برابر مقدار میانگین در محورهای چپ و راست و بین ۸/۰ تا ۴/۱ برابر مقدار میانگین برای محور وسط). اما تغییرات این مؤلفه در مواجهه با پشته‌های گوه‌ای و بیضی بیشتر و در هر سه محور قابل توجه (بین ۵/۰ تا ۳/۲ برابر مقدار میانگین) می‌باشد. تغییرات مؤلفه قائم سرعت در محور وسط نشان‌دهنده‌ی بیشترین کاهش قبل از مواجهه با پشته‌ی بیضی و شرایطی مشابه برای همین محور در مواجهه با پشته‌ی گوه‌ای است با این تفاوت که آغاز این کاهش منطبق بر نقطه برخورد پشته گوه‌ای است. تاثیر مستقیم مواجهه با پشته‌های رسوبی را علاوه بر مقادیر مؤلفه‌های سرعت، باید بر مقادیر انرژی جریان به عنوان معرف تجمیعی قدرت فرسایندگی جریان نیز جستجو نمود. بررسی جزئی‌تر نمودارها نشان می‌دهد که در محورهای چپ و راست، مواجه شدن با پشته‌ی بیضی منجر به افزایش انرژی نسبی جریان به اندازه ۴/۱ برابر میانگین شده و پس از عبور از پشته، بار انرژی به کمتر از مقدار میانگین کاهش یافته است. اما در محور وسط، وجود پشته، انرژی نسبی جریان را به ۶/۰ مقدار میانگین کاهش داده و پس از عبور از پشته، این مؤلفه روند افزایشی داشته است.نتیجه‌گیری: مواجهه با پشته‌ی بیضی منجر به بیشترین تغییرات در مقادیر نسبی مؤلفه‌های سه‌گانه‌ی سرعت، در مقایسه با دو پشته‌ی ‌لوزی و گوه‌ای شد. هم‌چنین، تغییرات بار انرژی کل ناشی از حضور دو پشته‌ی لوزی و گوه‌ای ناچیز بوده ولی مشابه با تغییرات سرعت در هر سه مؤلفه‌ی عرضی، طولی و قائم، پشته‌ی بیضی منجر به تغییرات قابل توجه در مقادیر نسبی بار کل انرژی در طول کانال شد.

سابقه و هدفسیل پدیده‌ای است که در طی آن جریان آب، مقطع اصلی رودخانه را پر نموده و وارد دشت‌های سیلابی می‌شود. در بعضی از رودخانه‌های طبیعی و نیز کانال‌های مصنوعی در شهرها ممکن است بیش از یک دشت سیلاب در طرفین مقطع اصلی وجود داشته باشد که به این مقاطع، کانال مرکب چند‌سیلابدشتی گفته می‌شود. در این مقاطع با وقوع سیلاب و پر شدن مقطع اصلی، ابتدا دشت سیلاب اول فعال شده و سپس با سرریز شدن این دشت سیلابی، دشت سیلاب دوم بلافاصله وارد عمل می‌شود. یکی از جنبه‌های هیدرولیکی این مقاطع، رابطه دبی-اشل است که به ازاء هر عمق جریان دلخواه، دبی مشخصی را برآورد نموده و ابزار مهمی در طراحی و ساماندهی رودخانه‌ها در زمان سیلاب است. در این مقاله، روش‌های یک‌بعدی تجزیه تبادلی و دوبعدی شیونو و نایت که قبلاً برای محاسبه دبی جریان در مقاطع مرکب پیشنهاد شده‌اند، برای مقاطع مرکب چندسیلابدشتی توسعه داده شدند.مواد و روش‌هادر مدل یک‌بعدی، ابتدا با استفاده از قانون دوم نیوتن و دخالت تنش‌های برشی ظاهری در مرز تماس مقطع اصلی و دشت سیلابی اول و نیز دشت سیلابی اول با دوم، یک دستگاه معادله خطی برای برآورد همزمان سرعت‌های متوسط جریان در بخش‌های مختلف این مقاطع استخراج شد. از معادله هاتوف و همکاران برای دخالت تنش‌های برشی ظاهری در مرزهای تماس استفاده شد. ضرایب انتقال مومنتوم در این روش با استفاده از داده‌های آزمایشگاهی سینگ (2021) در یک مقطع مرکب مستطیلی و به کمک الگوریتم بهینه‌سازی گرادیان کاهشی تعمیم‌یافته، واسنجی شدند. برای استخراج مدل شبه دوبعدی شیونو و نایت، ابتدا با انتگرال‌گیری در عمق از معادلات ناویر-استوکس، یک معادله دیفرانسیلی بر حسب تنش برشی بدست آمد و سپس با اعمال فرض‌های ساده برای تنش‌های رینولدزی و نیز جریان‌های ثانویه، معادله ساده‌تری بر حسب سرعت متوسط در عمق ارائه شد. این معادله به کمک روش تفاضل‌های محدود حل شد.یافته‌هانتایج مدل یک‌بعدی تبادل دبی نشان داد که این روش با میانگین و حداکثر خطای حدود 6/2 و 7/5 درصد، کارایی مناسبی در تخمین دبی کل جریان دارد. این در حالی است که روش تجزیه قائم مقطع مرکب که هم‌اکنون کاربرد گسترده‌ای در نرم‌افزارهای مهندسی آب دارد، با میانگین خطای 1/9 درصد و حداکثر خطای 4/17 درصد، نتایج قابل اعتمادی ارائه نمی‌کند. نتایج حل عددی مدل شبه دوبعدی شیونو و نایت نشان داد که مطابقت خوبی بین پروفیل‌های توزیع عرضی سرعت مشاهداتی و محاسباتی برقرار است. همچنین مشخص شد که اثر لزجت گردابه‌ای و نیز جریان‌های ثانویه در این کانال قابل توجه بوده و باید درنظر گرفته شوند. میانگین و حداکثر خطای این مدل در تخمین دبی کل جریان به‌ترتیب 4/2 و 1/4 درصد بدست آمد.نتیجه‌گیرینتایج هر دو مدل یک و دوبعدی پیشنهادی این تحقیق نشان داد که این مدل‌ها قابلیت مناسبی برای تخمین دبی کل و نیز دبی‌های جزئی در مقاطع مرکب چندسیلابدشتی دارند. بررسی‌ها نشان داد که مرز تماس مقطع اصلی با دشت سیلابی اول از نظر شدت تلاطم و نیز قدرت جریان‌های ثانویه قویتر از مرز تماس دشت سیلابی اول و دوم می‌باشد.

In rivers and especially in river bends, the variation of stream-wise flow velocity in width and depth directions is non-uniform and is affected by many factors including secondary flows, bed and bank roughness, and flow hydraulic characteristics. For calculation of two-dimensional flow velocity distributions in straight rivers many approaches have been presented by researchers, while in meandering rivers, due to the complex mechanism of flow pattern, the solution of velocity field is carried out by computational fluid dynamics software packages. In this research, the Chiu's probabilistic theory was used for solution of the flow velocity field in a river bend on the Gorganrood located in Goletsan province. Considering the lack of measured point velocity data in river bends, 6 field measurement series were collected in one of bends located about 200 m upstream of Aghghala hydrometric station. Among these measurements, 4 series are selected for the model calibration and 2 remaining series for the model validation. The results showed that the Chiu's method has an acceptable accuracy in simulation of flow velocity fields for river bend. The statistical measures for the obtained point velocities indicated that the mean errors of this method are 4.9 and 3.5% in the calibration and validation phases, respectively. The mean errors for the calculation of total flow discharges are 5.9 and 6.0% respectively.

سابقه و هدف: شبکه‌های توزیع آب شهری بعنوان یکی از مهمترین تأسیسات و تجهیزات زیربنایی مناطق شهری محسوب می‌شوند. لوله‌ها بعنوان یکی از اجزای اصلی و مهم شبکه توزیع آب، همواره در دوره بهره‌برداری تحت تأثیر عوامل مختلف دچار شکستگی می‌شوند، بنابراین استفاده از مدل‌های مختلف جهت شناخت و پیش‌بینی نرخ شکست لوله‌ها می‌تواند کاربرد بسیار مهمی برای مدیران و دست-اندرکاران جهت مدیریت بهینه شبکه توزیع آب شهری در دوران بهره‌برداری داشته باشد. در دهه اخیر مطالعات مختلفی جهت پیش‌بینی نرخ شکست لوله‌های شبکه توزیع آب با استفاده از مدل‌های آماری و هوشمند انجام شده‌است که هریک دارایی نقاط ضعف و قوت می‌باشند. هدف از این تحقیق، ارائه یک رویکرد جدید برمبنای توسعه مدل پیش‌بینی هیبرید، با توجه به قابلیت‌های مدل‌های هوشمند و آماری، جهت پیش‌بینی دقیق‌تر نرخ شکست لوله‌های شبکه توزیع آب در مقایسه با مدل‌ها آماری و هوشمند مورد استفاده در تحقیقات قبل می‌باشد. مواد و روش‌ها: برای دستیابی به اهداف مطالعه، از آمار دوره زمانی 4 ساله (1394 تا 1397) مربوط به مشخصات شبکه توزیع آب شرب شهر گرگان شامل قطر، طول، سن، عمق نصب و تعداد شکست جهت پیش‌بینی نرخ شکست لوله‌ها در آینده استفاده‌‌شد. برای پیش‌بینی نرخ شکست لوله‌های شبکه توزیع آب مورد بررسی، پنج مدل مختلف شامل سه مدل آماری (رگرسیون خطی، رگرسیون خطی تعمیم‌یافته، رگرسیون بردار پشتیبان) و دو مدل هوشمند (شامل شبکه عصبی مصنوعی پیش‌خور و شبکه عصبی مصنوعی پایه شعاعی) مورد بررسی قرار-گرفتند. انتخاب پارامترهای بهینه مدل‌های مورد‌‌استفاده در این تحقیق، بر اساس شاخص‌های آماری مناسب شامل ضریب همبستگی، خطای حداقل مربعات و نسبت همبستگی- خطای‌مربعات متوسط مربوط به داده‌های آموزشی و آزمایشی انجام‌گردید. به‌منظور انتخاب مدل برتر از بین مدل‌های مختلف برای پیش‌بینی نرخ شکست لوله‌های شبکه، مقادیر شاخص‌های R و MSE مدل‌های فوق در مرحله صحت‌سنجی محاسبه و با یکدیگر مقایسه‌گردید. در نهایت، به‌منظور امکان پیش‌بینی دقیق‌تر نرخ شکست لوله‌های شبکه توزیع آب، یک رویکرد جدید بر مبنای مدل پیش‌بینی هیبرید توسعه داده شد که در آن، مقادیر پیش‌بینی‌شده نرخ شکست لوله‌های شبکه توسط هریک از مدل‌های فوق به-عنوان متغیرهای مستقل ورودی مدل برتر و مقادیر مشاهداتی نرخ‌ شکست به‌عنوان متغیر وابسته خروجی مدل برتر در‌نظر گرفته‌شد.یافته‌ها: مقایسه مقادیر شاخص‌های آماری R و MSE مدل‌های مورد ‌استفاده در این تحقیق در مرحله صحت‌سنجی نشان‌‌داد که هیچ-کدام از مدل‌های مورد استفاده دارای دقت مناسبی برای پیش‌بینی نرخ شکست لوله‌های شبکه شرب شهر گرگان نیستند. مدل شبکه عصبی مصنوعی پیش‌خور با ضریب همبستگی 69/0 R= و مقدار خطای 062/0 MSE= دارای بهترین برآورد بود. با استفاده از رویکرد جدید توسعه ‌داده ‌شده بر اساس هیبرید مدل‌های هوشمند و آماری مقدار R برابر 96/0 و شاخص خطای MSE برابر 046/0 بدست آمده‌است.نتیجه‌گیری: افزایش چشمگیر شاخص R(به میزان 39 درصد) و کاهش قابل توجه شاخص MSE (به میزان 25 درصد) ناشی از استفاده از رویکرد هیبریدی پیشنهادی برای پیش‌بینی نرخ شکست لوله‌های شبکه در مقایسه با مدل شبکه عصبی مصنوعی پیش‌خور نشان‌‌می-دهد که با استفاده از این رویکرد جدید، می‌توان نرخ شکست لوله‌های شبکه تحقیق حاضر را با دقت بسیار خوبی پیش‌بینی نمود.

سابقه و هدف: سرریزهای مرکب اغلب برای اندازه‌گیری دامنه‌ای وسیع از جریان و با دقت مناسب در کانال‌های روباز به ‌کار گرفته می‌شوند. اما در مواردی که آب انتقالی حاوی مواد رسوبی و شناور باشد، مشکلاتی در نحوۀ عملکرد آن‌ها ایجاد می‌شود. با ترکیب دریچه و سرریز مرکب، می‌توان تا حدی این مشکل را برطرف کرد. در این پژوهش، به کمک روش برنامه‌ریزی بیان ژن به‌عنوان روشی هوشمند و نوین، رابطه‌ای بر اساس پارامترهای بی‌بعد به‌دست آمده از آنالیز ابعادی جهت برآورد ضریب دبی سرریز-دریچه مرکب قوسی ارائه شده‌است. هدف از این پژوهش، بررسی خصوصیات هیدرولیکی سرریز-دریچه مرکب قوسی و ارائه رابطه‌ای برای برآورد ضریب آبگذری این سرریز بر اساس پارامترهای هیدرولیکی و هندسی می‌باشد.مواد و روش‌ها: آزمایش‌ها در یک فلوم مستطیلی به طول 9 متر و عرض 40 سانتی‌متر انجام شد و داده‌های برداشت شده برای برآورد ضریب آبگذری، مورد استفاده قرار گرفت. در این پژوهش نیز با استفاده از تغییر پارامترهایی مانند دبی جریان، بازشدگی دریچه، بازشدگی سرریز و زاویه قوس در کانال آزمایشگاهی، اثرات هیدرولیکی جریان و هندسه مجرا بر میزان آبگذری در سیستم سریز-دریچه مرکب قوسی مورد بررسی قرار گرفت و سپس به کمک روش برنامه‌ریزی بیان ژن رابطه‌ای با دقت بالا برای ضریب آبگذری سازه مذکور به‌دست آمد.یافته‌ها: نتایج آزمایش‌ها پس از بررسی صحت و پالایش داده‌ها تحلیل گردید و با توجه به روابط فوق‌الذکر ضریب دبی محاسبه شد. سپس با استفاده از تحلیل ابعادی و روش برنامه‌ریزی بیان ژن یک رابطه‌ برای ضریب آبگذری سیستم سرریز-دریچه مرکب قوسی به‌دست آمد که ضریب همبستگی (R2) آن برای برای داده‌های آموزش 992/0 و برای داده‌های آزمون 662/0 می‌باشد، همچنین نتایج نشان داد سازۀ با نسبت ارتفاع دریچه به طول دریچه (پله دوم) a_1/b_1 =4/15 بیش‌ترین ضریب‌آبگذری را به خود اختصاص می‌دهد و با افزایش (h/P) و Fr میزان ضریب آبگذری نیز افزایش می‌یابد.نتیجه‌گیری: نتایج به دست آمده از این پژوهش نشان داد مدل هوشمند برنامه‌ریزی بیان ژن، به خوبی توانسته است ضریب آبگذری سرریز-دریچه مرکب قوسی را پیش‌بینی کند و استفاده از آن موجب بهبود نتایج پیش‌بینی در مقایسه با روش‌های مرسوم حاصل از مدل‌های رگرسیونی شود. به‌عبارتی، نتایج به‌دست آمده بیانگر توانایی روش برنامه‌ریزی بیان ژن در برآورد ضریب آبگذری سرریز-دریچه مرکب قوسی در مقایسه با روش رگرسیونی، می‌باشد. همچنین با توجه به رابطه به‌دست آمده، پارامترهای هندسی مدل سرریز-دریچه مرکب قوسی در ضریب آبگذری نقش اساسی دارند، بنابراین استفاده از روش برنامه-ریزی بیان ژن در مسائل مرتبط با موضوع پژوهش پیشنهاد می‌شود.

سابقه و هدف: یکی از مسائل عمده و مهم در مباحث مهندسی رودخانه، طراحی و احداث پل‌ها می‌باشد که علاوه بر مسائل پایداری، تخمین عمق بیشینه آبشستگی در مجاورت پایه‌ها نیز دارای اهمیت بسیاری است. وقوع آبشستگی موضعی یکی از دلایل عمده عدم پایداری پل‌ها و در نهایت شکست آن‌ها می‌باشد. در حالی که اکثر تحقیقات انجام شده در زمینه آبشستگی پایه‌پل‌ها در شرایط جریان ماندگار انجام شده است، اما در رودخانه‌ها و به‌ویژه در شرایط وقوع سیل، جریان غیر‌ماندگار بوده و ممکن است تغییرات زمانی دبی جریان نسبتاً سریع باشد. نتایج مطالعات نشان داده شده است که در نظر گرفتن جریان غیر‌ماندگار، موجب پیش‌بینی واقعی‌تر واقتصادی‌تر عمق بیشینه آبشستگی در اطراف پایه‌های پل می‌گردد. تاکنون راه‌کارهای زیادی به منظور حفاظت از پایه‌ پل‌ها ارائه شده است. در این پژوهش از یک راه‌حل غیرسازه‌ای و دوستدار محیط زیست برای کاهش عمق آبشستگی پایه ‌پل‌ها در شرایط جریان غیر‌ماندگار استفاده شده است. مواد و روش‌‌ها: تاکنون از مواد نانوساختار عمدتاً برای اصلاح رفتار مقاومتی بتن و نیز جاده‌های روستایی خاکی استفاده شده است. برای دستیابی به اهداف پژوهش، رسوب بستر اطراف پایه ‌پل با نوعی ماده نانو ساختار به نام نانورس مخلوط شد. آزمایش‌های آبشستگی در شرایط جریان ماندگار و غیر‌ماندگار برای یک پایه‌ پل استوانه‌ای به قطر 35 میلی‌متر و در یک کانال با طول 5/9 متر، عرض و ارتفاع 40 سانتی‌متر و شیب کف 001/0 انجام شد. این آزمایش‌ها در دو حالت رسوب بستر با و بدون مواد نانورس انجام شد. برای شبیه‌سازی جریان غیر‌ماندگار از هیدروگراف‌های پلکانی مثلثی با زمان اوج 5/7 دقیقه و دبی‌های اوج 8، 12 ، 16 و 20 لیتر بر ثانیه استفاده گردید. یافته‌‌ها: توسعه زمانی پدیده آبشستگی در محل پایه ‌پل در هر دو حالت با و بدون حضور مواد نانورس مورد بررسی قرار گرفته و با هم مقایسه شد. در همه دبی‌های اوج، روند آبشستگی در بازه‌های زمانی اولیه در حالت استفاده از نانورس مشابه حالت عدم وجود این مواد اما با شیب بیشتری مشاهده شد. این روند در بازه‌های زمانی بعدی با شیب کمتری ادامه یافت و در نهایت به یک مقدار ثابت رسید.نتیجه‌گیری: نتایج آزمایش‌های جریان غیر‌ماندگار نشان داد که در حالت حضور مواد نانورس در رسوب بستر با افزایش دبی جریان، عمق بیشینه آبشستگی در مجاورت پایه‌پل کاهش می‌یابد. بیشترین درصد کاهش عمق آبشستگی با اختلاف زیاد در دبی جریان بیشینه (20 لیتر بر ثانیه) و حدود 86/62 مشاهده شد. در این دبی جریان، عمق بیشینه آبشستگی از 4/47 میلی‌متر به حدود 18 میلی‌متر کاهش یافت. کمینه کاهش عمق آبشستگی با حدود 15/56 درصد در کوچکترین دبی جریان (8 لیتر بر ثانیه) به‌دست آمد.

سابقه و هدف: سرریزها و روزنه‌ها (دریچه‌ها) از جمله سازه‌های هیدرولیکی هستند که به ترتیب برای کنترل عمق و دبی جریان به‌کار می‌روند. همچنین هر دو سازه به طور وسیع برای اندازه‌گیری دبی جریان نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. از مهم-ترین دلایل استفاده از این سازه‌ها به‌عنوان وسایل اندازه‌گیری، داشتن رابطه دبی-اشل ساده است. هم‌چنین در مواردی که جریان آب انتقالی حاوی مواد رسوبی و اجسام شناور باشد، ترکیب این دو سازه باعث بهبود عملکرد سیستم می‌شود. یکی از گزینه‌هایی که برای افزایش کارایی سازه ترکیبی سرریز-روزنه قابل استفاده است، ترکیب سرریزهای مرکب با روزنه می‌باشد. مطالعات بسیار محدودی در این زمینه وجود دارد.مواد و روش‌ها: این پژوهش با هدف بررسی آزمایشگاهی ضریب دبی در سازه ترکیبی سرریز مرکب (مثلثی-مستطیلی)-روزنه انجام شده است. آزمایش‌ها در یک فلوم مستطیلی به طول 10 متر و عرض 40 سانتی‌متر انجام شده است. در این آزمایش‌ها از سرریزهای مثلثی با زوایای 45، 60 و 90 درجه و روزنه‌های مستطیلی استفاده شده است. عرض سرریز مستطیلی 40 سانتیمتر است.یافته‌ها: نتایج این پژوهش نشان داد که برای سازه سرریز مرکب در تمامی زوایای مورد مطالعه، با افزایش ارتفاع نسبی سرریز (نسبت هد آب یا بار آبی روی سرریز به ارتفاع سرریز)، ضریب دبی سرریز مرکب افزایش می‌یابد. با وجود تغییرات نسبتاً زیاد بار آبی روی سرریز و نیز زوایای سرریز مثلثی، تغییرات ضریب دبی سرریز مرکب نسبتاً کم بوده و در محدوده 58/0 تا 61/0 تغییر می‌کند. این مسئله بیانگر اهمیت تعیین دقیق این ضریب برای سازه سرریز مرکب است. همچنین مشخص شد که با افزایش زاویه رأس مثلث در سرریزهای مرکب، ضریب دبی این سازه افزایش می‌یابد این در حالی است که با افزایش این زاویه در سرریزهای مرکب-روزنه، ضریب دبی سازه مذکور کاهش می‌یابد. ارتفاع بازشدگی روزنه نیز بر ضریب دبی سازه ترکیبی سرریز مرکب-روزنه موثر است به طوری‌که با افزایش این پارامتر، ضریب دبی سازه ترکیبی کاهش می‌یابد. همجنین مشخص شد که ضریب دبی سازه ترکیبی سرریز مرکب-روزنه تا حدودی کمتر از ضریب دبی این سازه در حالت بدون روزنه است. نتیجه‌گیری: با توجه به نتایج به‌دست آمده از این پژوهش می‌توان بر اساس اطلاعات ساده‌ای مثل هندسه سرریز مرکب و روزنه و نیز عمق جریان در بالادست سازه ترکیبی سرریز مرکب-روزنه، ضریب دبی را با دقت مناسبی محاسبه نموده و این سیستم ترکیبی را با اطمینان در کانال‌های و شبکه‌های آبیاری مورد استفاده قرار داد. در این صورت ضمن کنترل مناسب تراز سطح آب توسط سرریز مرکب، انتقال رسوب معلق وارد شده به کانال نیز از روزنه به خوبی انجام خواهد شد.

روش‏های هیدرولوژی روندیابی سیلاب به دلیل سادگی و دقت مناسب دارای کاربرد زیادی هستند. از میان این روش ‏ها، مدل ماسکینگام دارای مقبولیت بیشتری برای روندیابی سیل در رودخانه ‏ها بوده است. در این مدل فرض می‏شود که ضرایب یا پارامترهای مدل در زمان و مکان برای یک رودخانه ثابت می‏باشند. در این پژوهش نشان داده شده است که برای افزایش دقت نتایج، می‏توان یک آبراهه را به چند بازه تقسیم نمود و برای هر بازه، محاسبات مدل ماسکینگام را به صورت مجزا اجرا نمود. در این صورت پارامترهای ماسکینگام چندبازه ‏ای به دست خواهند آمد. تعداد بهینه بازه‏ ها در هر آبراهه متفاوت بوده و احتمالاً به تغییرات هندسی و شیب طولی آبراهه بستگی داشته و باید به کمک بهینه ‏سازی به دست آیند. اجرای مدل ماسکینگام چندبازه‏ ای برای رودخانه کارون در حد فاصل ایستگاه ‏های هیدرومتری کارون-گتوند نشان داد که در این محدوده، تقسیم آبراهه به سه بازه نتایج بسیار بهتری نسبت به یک بازه دارد؛ به‏ طوری‏که مجموع مربعات خطا از حدود 1750000 به حدود 1000000 (2(m3/s)) کاهش یافته است.

سابقه و هدف: تغییرات سرعت جریان و به ویژه غلظت رسوب معلق در عرض رودخانه‌ها در محل قوس از توزیع بسیار غیریکنواختی برخوردار است. برای مدیریت بهتر سازه‌های هیدرولیکی واقع در قوس رودخانه، آگاهی از تغییرات غلظت رسوب معلق در عرض رودخانه لازم است. تاکنون مدل‌های ریاضی دوبعدی و شبه‌دوبعدی زیادی برای حل توزیع عرضی سرعت در رودخانه‌ها توسط محققین مختلف توسعه داده شده است که در اغلب این مدل‌ها، مسیر رودخانه به صورت مستقیم فرض شده است. همچنین توزیع غلظت رسوب در عرض رودخانه و به ویژه در محل قوس تاکنون فقط با مدل‌های پیچیده دوبعدی و سه‌بعدی شبیه‌سازی شده است. با توجه به لزوم سادگی در مطالعات کاربردی مهندسی هیدرولیک جریان و رسوب رودخانه‌ها، استفاده از مدل‌های ریاضی ساده شبه‌دوبعدی اخیراً مورد توجه و استقبال قرار گرفته است. هدف این مقاله، مدل‌سازی شبه دوبعدی توزیع عرضی سرعت جریان و غلظت رسوب معلق در محل قوس رودخانه‌ها می‌باشد. مواد و روش‌ها: برای شبیه‌سازی توزیع عرضی سرعت و رسوب در محل قوس رودخانه‌ها، از حل عددی مدل ریاضی شیونو و نایت استفاده شد. برای واسنجی ضریب زبری مانینگ در این مدل از داده‌های توزیع عرضی سرعت اندازه‌گیری در محل یکی از قوس‌های رودخانه کارون در مجاورت ایستگاه هیدرومتری اهواز استفاده شد. همچنین با انتخاب 3 رابطه تجربی انتقال کل رسوب (معادلات اکرز-وایت، انگلوند-هانسن و یانگ)، بخش رسوبی این مدل نیز به کمک داده‌های اندازه‌گیری شده توزیع عرضی غلظت رسوب در محل قوس واسنجی شد. یافته‌ها: نتایج حل عددی مدل ریاضی شیونو و نایت به روش تفاضل‌های محدود نشان داد که از میان روابط رسوبی مورد استفاده، رابطه رسوبی یانگ مطابقت خوبی با مقادیر غلظت رسوب اندازه‌گیری شده در عرض رودخانه داشته و نسبت به روابط رسوبی اکرز-وایت و انگلوند-هانسن، از دقت بالاتری برخوردار می‌باشد. دو رابطه اخیر، مقادیر انتقال رسوب را بسیار بیشتر از مقادیر اندازه‌گیری برآورد می-کنند. با توجه به اینکه پایه و اساس رابطه رسوبی یانگ، قدرت یکه جریان است و در این نظریه، انتقال هر ذره رسوب مستقیماً متناسب با سرعت ذره است، احتمالاً به همین دلیل این رابطه از دقت بیشتری برخوردار بوده است. با انتگرال‌گیری عرضی از نتایج توزیع غلظت رسوب در عرض رودخانه، بار کل رسوب رودخانه واقعی و محاسباتی در محل قوس مورد مطالعه به ترتیب 26500 و 16000 تن بر روز بدست آمد که بیانگر خطای حدود 40 درصد می‌باشد. این در حالی است که روش‌های آکرز-وایت و انگلوند-هانسن به ترتیب با خطای نسبی حدود 265 و 325 درصد، برآوردهایی بسیار بالاتر از واقعیت داشتند. نتیجه‌گیری: با توجه به نتایج بدست آمده از این تحقیق، می‌توان به کمک مدل ریاضی پیشنهادی، توزیع عرضی رسوب در هر دبی جریان به ویژه در دبی‌های سیلابی را محاسبه نموده و برای طراحی آبگیرهای جانبی در قوس خارجی، از نتایج مدل استفاده نمود.

سابقه و هدف: نیاز روزافزون به آب نتیجه رشد جمعیت و توسعه شهری است که برنامه‌ریزی همه‌جانبه برای تأمین آب به مقدار کافی و کیفیت مناسبی را ضروری می‌سازد. مدل‌سازی یکی از ضروریات مدیریت و برنامه‌ریزی برای منابع و مصارف آب است. مدل‌های ریاضی جامع کمی- کیفی آب، غربالگری مناسب برای تحلیل گزینه‌های متعدد مدیریت منابع آب بشمار می-روند. MODSIM یک سیستم پشتیبانی تصمیم مدیریت منابع برای تحلیل برنامه‌ریزی بلندمدت، مدیریت میان‌مدت و عملکردهای کوتاه‌مدت می‌باشد. که در بخش‌های حوضه‌ای، بین حوضه‌ای و آب شرب و... مورد استفاده قرار گرفته است. مهم‌ترین مشکلات تأمین آب شرب شهری گرگان، عدم بهره‌برداری از منابع آب، محدودیت آب زیرزمینی تأمین‌کننده آب گرگان، افزایش برداشت و اثرات آن بر کاهش منابع آب و همچنین کاهش کیفیت آب سفره‌ها و احتمال شوری برخی از چاه‌ها می‌باشد. ارائه راهکارهای مناسب برای افق‌های بعدی و بررسی همه جانبه منابع تأمین و درصد خسارات وارده در افق مورد نظر ضروری می‌باشد. هدف از این تحقیق تجزیه و تحلیل منابع آب موجود، مدیریت آب شرب شهر گرگان با مدل MODSIM و تجزیه و تحلیل سناریوهای مختلف مدیریتی می‌باشد.مواد و روش‌ها: در این تحقیق، با استفاده از مدل MODSIM مدیریت آب شرب شهر گرگان در یک دوره کوتاه‌مدت، میان-مدت و بلندمدت موردبررسی قرارگرفته است و به منظور تامین فشار مجاز در شبکه و جلوگیری از نشت شبکه، شهر منطقه-بندی شده است. کالیبراسیون مدل برای سال 1391 تا 1392 و در مقیاس روزانه انجام‌شده و نهایتاً قابلیت مدل بر اساس معیارهایی همچون: اعتمادپذیری و آسیب‌پذیری با استفاده از قابلیت کدنویسی در مدل MODSIM انجام و مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس با سناریوهای مختلف، مدیریت آب شرب در دوره‌های آتی موردبررسی قرار گرفت.یافته‌ها: نتایج نشان می‌دهد که در تمامی سناریوهای مدیریتی، منطقه 1 زون فشاری (شمالی‌ترین قسمت گرگان) و مناطق 8 تا 10 (جنوبی‌ترین قسمت گرگان) شاخص اعتمادپذیری زیاد و شاخص آسیب‌پذیری کمتری داشتند. همچنین اگر شرایط تأمین آب به‌صورت فعلی باشد (سناریوی مرجع) در افق زمانی 1400 با 7/2 درصد افزایش جمعیت نسبت به سال 1391، شاخص اعتمادپذیری 7/2% و شاخص آسیب‌پذیری 50 هزار مترمکعب بر روز خواهد بود.نتیجه‌گیری: استفاده از مدل MODSIM در شبیه‌سازی و مدیریت آب شرب موفق بوده و به همین دلیل استفاده از این مدل و همچنین لینک کردن این نرم‌افزار با نرم‌افزارهای دیگر، ازجمله آب زیرزمینی، کیفیت آب و... توصیه می‌گردد؛ و بر اساس نتایج این مدل و سناریوها، می‌توان شرایط تأمین آب در آینده را بررسی کرده و راهکارهای مدیریتی ارائه نمود.

سابقه و هدف: تخمین مناسب دبی جریان و رسوب در رودخانه‌ها به عنوان اطلاعات پایه برای بسیاری از طرح‌ها و پروژه‌های مهندسی رودخانه دارای اهمیت است. تاکنون از رابطه دبی-اشل و منحنی سنجه رسوب به عنوان ابزار اصلی محاسبه این دو پارامتر استفاده شده است. با وجود اهمیت بسیار زیاد دبی جریان در محاسبات هیدرولیک رودخانه‌ها، تاکنون روش و مدل ریاضی خاصی منظور تعیین دبی ارائه نشده و کماکان مهم‌ترین روش محاسبه دبی جریان، اندازه‌گیری سرعت در عرض رودخانه و سپس انتگرال‌گیری از توزیع سرعت است. اندازه‌گیری میدانی توزیع سرعت در رودخانه‌ها کاری زمان‌بر و پرهزینه بوده و در شرایط وقوع سیلاب، بسیار خطرناک خواهد بود (5). بر خلاف دبی جریان، برای محاسبه رسوب معلق و کل رودخانه‌ها، روش‌ها و مدل‌های ریاضی زیادی توسط محققین پیشنهاد شده است (4، 8، 26). اغلب مدل‌های ریاضی محاسبات رسوبی دارای تئوری و مبانی پیچیده‌ای بوده و به داده‌های ورودی زیادی نیز نیاز دارند. با توجه به شرایط خاص رودخانه‌های کشور و عدم وجود داده‌های هیدرولیکی و رسوبی مناسب، ضروری است راه‌حل‌ها و راهکارهای مناسبی پیشنهاد شوند. یکی از راهکارهای مناسب در این زمینه، استفاده از مدل‌های ریاضی شبه‌دوبعدی است (9، 10، 11، 28). شیونو و نایت (1991) با ارائه یک مدل شبه‌دوبعدی توزیع عرضی سرعت، محاسبه دبی جریان در رودخانه‌های سیلابی را با دقت قبولی امکان‌پذیر نمودند (24).مواد و روش‌ها: در این پژوهش برای استفاده کاربردی از مدل‌های ریاضی در محاسبات همزمان هیدرولیک جریان و رسوب، از یک مدل ریاضی شبه دوبعدی برای محاسبه دبی جریان و ظرفیت حمل رسوب استفاده شده و در ایستگاه هیدرومتری ملاثانی در رودخانه کارون واسنجی و صحت‌سنجی شده است. برای شبیه‌سازی حمل رسوب در این رودخانه، از سه رابطه تجربی انتقال رسوب شامل انگلوند-هانسن (1967)، ایکرز-وایت (1973) و یانگ (1979) استفاده شده است. تعداد اندک داده‌های ورودی مدل پیشنهادی این پژوهش، مزیت مهم آن نسبت به مدل‌های ریاضی پیچیده دو و سه‌بعدی است. یافته‌ها: نتایج این پژوهش نشان داد که رابطه دبی-اشل بدست آمده از این مدل در مراحل واسنجی و صحت‌سنجی به ترتیب دارای متوسط خطای نسبی حدود 4/2 و 4 درصد است که برای رودخانه عریضی مثل کارون قابل قبول است. همچنین مشخص شد که از بین روابط تجربی مورد استفاده برای برآورد انتقال کل رسوب در این پژوهش، رابطه یانگ در محدوده دبی-های پایین جریان (کوچکتر از 800 مترمکعب بر ثانیه) دارای کارایی مناسب‌تری است. این در حالی است که روابط رسوبی انگلوند-هانسن و ایکرز-وایت در محدوده دبی‌های پایین جریان، برآورد کمتری از واقعیت ارائه کرده اما در دبی‌های بالا (بزرگتر از 1000 مترمکعب بر ثانیه) نتایج بهتری نشان می دهند. نتیجه‌گیری: با توجه به اهمیت فراوان انتقال رسوب در شرایط سیلاب، استفاده از روابط انگلوند-هانسن و ایکرز-وایت در این شرایط در ایستگاه ملاثانی منطقی‌تر بوده و نتایج قابل قبول‌تری خواهند داشت.

سابقه و هدف: دریچه‌ها و سرریزها از جمله سازه‌های هیدرولیکی پرکاربرد و مهم می‌باشند که به طور گسترده به منظور کنترل، تنظیم جریان و تثبیت کف، در کانال‌های باز و رودخانه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. به منظور افزایش بهره‌وری از سازه سرریز و دریچه، می‌توان سرریز و دریچه را با هم ترکیب نمود. به این صورت که با ترکیب سرریز و دریچه می‌توان دو مشکل عمده و اساسی رسوبگذاری در پشت سرریزها و تجمع آشغال و اجسام شناور در پشت دریچه‌ها را رفع نمود. در سازه ترکیبی سرریز- دریچه شرایط هیدرولیکی جدیدی حاکم خواهد شد که با شرایط هیدرولیکی هر کدام از این دو سازه به تنهایی متفاوت است.قبل از سال 1985 که آقای احمد مقاله خود را در زمینه ایده ترکیب دو سازه سرریز و دریچه منتشر کرد اطلاعات بسیار کمی در این زمینه وجود داشت که داده‌ها و نتایج ایشان جهت ارائه یک رابطه عمومی کافی نبود (15). پس از ایشان محققین زیادی درجهت بررسی مشخصات هیدرولیکی جریان در سازه-های ترکیبی برآمدند. ازجمله این مطالعات می‌توان به کارهای آزمایشگاهی آقایان السعید (1995)، الحمید و همکاران (1996) و نجم و همکاران (1994) و نجم (1997) اشاره نمود (6، 2، 14 و 16). ایشان جریان ترکیبی از روی سرریز V شکل و زیر دریچه مستطیلی با انقباض مقطع را مطالعه نمودند. هدف از این پژوهش، تعیین ضریب دبی جریان ترکیبی سرریز-دریچه و ارائه رابطه‌ای برای برآورد ضریب دبی بر اساس پارامترهای هیدرولیکی هندسی می‌باشد.مواد و روش‌ها: در این پژوهش نیز با استفاده از تغییر پارامترهایی مانند دبی جریان، بازشدگی دریچه و ارتفاع سازه ترکیبی در کانال آزمایشگاهی، اثرات هیدرولیکی جریان و هندسه مجرا بر میزان ضریب دبی جریان در سیستم سرریز–دریچه مورد بررسی قرار گرفت و سپس به کمک برنامه‌ریزی ژنتیک، در نهایت چند رابطه با دقت بالا برای ضریب آبگذری در سازه ترکیبی سرریز- دریچه به دست آمد. در نهایت برای تعیین بهترین رابطه از پارامترهای آماری ضریب تعیین (R2)، ریشه دوم میانگین مجموع مربعات خطا (RMSE)، متوسط خطا (AE) و متوسط قدرمطلق انحراف داده‌ها (δ) استفاده شد.یافته‌ها: نتایج آزمایش‌ها پس از بررسی صحت و پالایش داده‌ها تحلیل گردید و با توجه به روابط فوق‌الذکر ضریب دبی محاسبه شد. سپس با استفاده از تحلیل ابعادی و برنامه‌ریزی ژنتیک یک رابطه برای ضریب دبی سیستم سرریز- دریچه به دست آمد که ضریب تعیین آن برای داده‌های آموزش 2/84 درصد و برای داده‌های آزمون 1/88 درصد می‌باشد.نتیجه‌گیری: پارامترهای هندسی مدل سرریز- دریچه در ضریب آبگذری نقش اساسی دارند. همچنین با استفاده از برنامه ریزی ژنتیکی می‌توان رابطه‌ای با دقت بالا برای تخمین ضریب دبی جریان در سازه ترکیبی ارائه داد.

در سازه‌های ترکیبی سرریز -‌ دریچه، تداخل جریان از زیر دریچه و روی سرریز باعث اختلاط شدید در جریان و تغییر در توزیع تنش‌های برشی کف می‌شود. از این‌رو شبیه‌سازی عددی الگوی جریان عبوری از این سازه‌ها بسیار پیچیده است. هدف اصلی از انجام این تحقیق، شبیه‌سازی عددی الگوی جریان در پایین‌دست این سازه‌ها با استفاده از مدل Flow3D است. نرم افزارFlow3D یک نرم‌افزار قوی در زمینه دینامیک سیالات محاسباتی است که برای حل مسائل با هندسه پیچیده مورد استفاده قرار می‌گیرد. این مدل برای شبیه‌سازی جریان‌های سطح آزاد سه‌بعدی غیرماندگار با هندسه پیچیده کاربرد فراوانی دارد. برای ارزیابی این نرم‌افزار با بکارگیری روش حجم سیال (VOF) در تخمین پارامترهای جریان در سازه‌های ترکیبی، از برخی داده‌های آزمایشگاهی صورت گرفته در این تحقیق استفاده شد، به‌طوری‌که نتایج حاصل از شبیه‌سازی عددی با استفاده از مدل آشفتگی RNG k-ε با آن مقایسه گردید. نتایج آمار خطا برای معادله بدست آمده برای نسبت دبی‌های عبوری از رو و زیر سازه (معادله 13) نسبت به داده‌های محاسباتی نرم‌افزار بر اساس جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) و ضریب تعیین (R2) بررسی شد و مقدار RMSE برابر 0994/0 و مقدار R2 برابر 992/0 بدست آمد. نتایج نشان می‌دهد که مدل Flow3D با دقت بالایی می‌تواند جهت شبیه‌سازی پروفیل سطح آب و محاسبه نسبت دبی عبوری از روی سرریز به میزان دبی عبوری از زیر دریچه مورد استفاده قرار گیرد.

بارش یکی از تغییرپذیرترین پدیده‌های هواشناسی و هیدرولوژیکی است. بررسی نحوه تغییرات زمانی-مکانی بارش به منظور مدیریت و برنامه‏ریزی منابع آب در مناطق مختلف یک حوضه آبریز بسیار ضروری است. خودهمبستگی زمانی-مکانی این داده‏ها از یک طرف کار تحلیل آن‏ها را مشکل می‏سازد و از طرف دیگر سبب افزایش دقت تحلیل آن‏ها می‏شود. هدف از این پژوهش، مدل‏سازی تغییرات توأم زمانی-مکانی و درون‌یابی بارش ماهانه در سطح استان گلستان است. در این پژوهش تغییرات بارش ماهانه 30 ساله برای 30 ایستگاه باران‏سنجی و هواشناسی استان گلستان مورد بررسی قرار گرفت. جهت تحلیل زمانی- مکانی داده‏ها، ابتدا ماهیت اولیه آن‏ها از نظر همگنی در واریانس و مانایی در زمان و مکان بررسی شد. با بررسی مدل‏‏های مختلف تغییرنگار زمانی-مکانی، مدل متریک جمعی با RMSE برابر با 14/0 میلی‌متر به عنوان مدل مناسب انتخاب شد. سپس به کمک این مدل درون‌یابی با همسایگی‏های مختلف انجام شده که حاصل آن تعداد 360 نقشه توزیع ماهانه بارندگی بود. درونیابی با تعداد 20 همسایگی حداقل خطای تخمین کریجینگ را نشان داد. همچنین میانگین خطای تخمین کریجینگ نزدیک به صفرمی‏باشد. بر اساس نتایج به دست آمده، الگوی تغییرات بارش در نقشه‏های استخراج شده با نقشه‌های مقادیر مشاهداتی، مشابهت زیادی دارد که نشان‌دهنده مناسب‌بودن روش مدل‌سازی است. از نتایج این پژوهش می‏توان به منظور تعیین مقادیر بارندگی در مناطق بدون ایستگاه و در هر بازه زمانی (تحت تأثیر همبستگی‌های زمانی و مکانی) استفاده نمود.

هیدرولیک جریان در مقاطع مرکب به دلیل تبادل مومنتوم بین مجرای اصلی و دشت‌های سیلابی پیچیده است. اکثر مطالعات در این زمینه بر محاسبه سرعت متوسط و دبی کل جریان متمرکز می‌باشد، در حالیکه توزیع دبی جریان در مجرای اصلی و دشت‌های سیلابی هم مهم است. در شرایط سیلاب و ورود جریان به دشت‌های سیلابی، انتقال رسوب کف و معلق فقط توسط دبی مقطع اصلی انجام شده و نقش دبی جریان در دشت‌های سیلابی ناچیز است. همچنین برای پیش‌بینی تغییرات مورفولوژی رودخانه‌ها، تعیین سرعت و تنش برشی در مجرای اصلی و دشت‌های سیلابی به صورت تفکیک شده لازم بوده و استفاده از سرعت متوسط نتایج دقیقی ارائه نمی-کند. در این تحقیق، با استفاده از 102 داده‌ دبی-اشل از 14 کانال آزمایشگاهی با مقطع مرکب، دبی تفکیکی جریان در این کانال‌ها به کمک دو روش نوین بهینه‌سازی برنامه‌ریزی ژنتیک و مدل درخت تصمیم محاسبه شده و با نتایج روش‌های تجربی مقایسه شده است. نتایج نشان می‌دهد که این دو روش‌ به ترتیب با خطای متوسط 1/2 و 6 درصد قابلیت مناسبی در برآورد دبی جریان در مجرای اصلی مقاطع مرکب آزمایشگاهی دارند. روش تجزیه قائم مقطع مرکب با خطای حدود 19 درصد بیشترین خطا را در بین روش‌های تجربی دارا می‌باشد. برای برآورد دبی جریان در دشت‌های سیلابی، علاوه بر روش‌های برنامه‌ریزی ژنتیک و مدل درخت تصمیم، روش تجزیه قائم مقطع مرکب نیز دارای دقت مناسبی است.

وقوع آبشستگی موضعی اطراف پایه‌های پل یکی از دلایل اصلی تخریب آنها است. بنابراین پیش‌بینی عمق آبشستگی و ارایه راهکارهایی جهت کنترل و کاهش آن ضروری است. یکی از روش‌هایی که اخیراً مورد توجه پژوهش‌گران قرار گرفته است، استفاده از آبپایه در پایین‌دست پایه‌های پل می‌باشد. در این تحقیق به بررسی آزمایشگاهی تأثیر استفاده از آبپایه در کنترل آبشستگی اطراف پایه‌های تکی و دوتایی عمود بر مسیر جریان در شرایط آب زلال پرداخته شد. آبپایه هم تراز با بستر رسوبی و در دو فاصله در پائین‌دست تک پایه و پایه‌های دوتائی عمود بر مسیر جریان با فواصل مختلف بین پایه‌ها (یک و دو برابر قطر پایه) مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج نشان داد در هر دو حالت تک پایه و پایه‌های دوتایی عمود بر مسیر جریان، هنگامی که آبپایه به پایه چسبیده است، حداکثر کارائی آبپایه حاصل می‌شود؛ بطوری‌که عمق آبشستگی جلوی پایه در تک پایه 6/29 درصد و در پایه های دوتایی با فواصل دو برابر قطر پایه 34 درصد کاهش می‌یابد. همچنین محل حداکثر عمق آبشستگی در تک پایه در جلوی پایه رخ می‌دهد اما در پایه‌های دوتایی به پائین‌دست منتقل می‌گردد.

تنش برشی در بسیاری از معادلات هیدرولیکی انتقال رسوب، مدل های آشفتگی، تعیین بازه های پایدار، فرسایش دیواره ها و کف کانال و نیز برای شبیه سازی تغییرات هندسه رودخانه ها کاربرد دارد. با وجود اهمیت زیاد تنش برشی، متأسفانه اندازه گیری مستقیم تنش برشی در رودخانه ها به ویژه در هنگام وقوع سیل بسیار دشوار است. از این رو محققین روش هایی را برای محاسبه غیرمستقیم تنش برشی ارائه داده اند. در این مقاله از سه روش برای برآورد توزیع تنش برشی مرزی در عرض کانال های روباز استفاده و نتایج آنها با داده های آزمایشگاهی کانال های ساده و مرکب مقایسه شد. نتایج بررسی ها نشان می دهد که مدل شبه دوبعدی شیونو و نایت (SKM) با توجه به درنظر گرفتن اثر جریان های ثانویه، دارای دقت بهتری نسبت به روش های عمودهای بهم پیوسته (MPM) و عمق قائم (VDM) می‌باشد. متوسط خطای نسبی این سه روش برای محاسبه تنش برشی در کانال های آزمایشگاهی ساده و مرکب مورد مطالعه در این تحقیق به ترتیب 8 ، 14 و 18 درصد محاسبه شده است.

با ترکیب سرریز و دریچه می‌توان دو مشکل عمده و اساسی رسوب‌گذاری در پشت سرریزها و تجمع رسوب و مواد زائد در پشت دریچه‌ها را رفع نمود. بعلاوه عمق آبشستگی در پایین‌دست سازه کاهش می‌یابد. در سازه ترکیبی سرریز - دریچه، شرایط هیدرولیکی جدیدی حاکم خواهد شد که با شرایط هیدرولیکی هرکدام از این دو سازه به‌تنهایی متفاوت است. بر اثر جریان ناشی از جت عبوری از رو و یا زیر سازه، امکان ایجاد حفره آبشستگی در پایین‌دست سازه‌ها وجود دارد که ممکن است پایداری سازه را به خطر اندازد، بنابراین تعیین مشخصات حفره آبشستگی مورد توجه محققین هیدرولیک جریان قرار گرفته است. هدف اصلی از این تحقیق، ارزیابی مدل Flow3D در شبیه‌سازی آبشستگی در پایین‌دست سازه ترکیبی سرریز – دریچه است. همچنین برای شبیه‌سازی آبشستگی جریان از مدل‌های مختلف آشفتگی مانند RNGk-ɛ، k-ɛ و LES بهره گرفته شد. نرم افزارFlow3D یک نرم‌افزار قوی در زمینه دینامیک سیالات محاسباتی است که برای حل مسائل با هندسه پیچیده مورد استفاده قرار میگیرد. در این تحقیق، جهت شبیه‌سازی پروفیل سطح آب از روش حجم سیال (VOF) و جهت شبیه‌سازی پارامترهای آشفتگی از مدل‌های مختلف آشفتگی استفاده شد. همچنین برای ارزیابی دقت مدل از نتایج آزمایشگاهی استفاده شد. نتایج نشان می‌دهد که از بین مدل‌های آشفتگی، مدل آشفتگی LES جهت شبیه‌سازی خصوصیات آشفتگی جریان مناسب‌تر است. همچنین مدل Flow3D با دقت بالایی ( 96/0=2R و 0117/0= RMSE) میتواند جهت شبیه‌سازی آبشستگی پایین‌دست سازه و پروفیل سطح آب مورد استفاده قرار گیرد.

Reservoirs are very important for storing rainwater and floods, and water shortage management. In nearly all reservoirs, storage capacity is steadily lost due to trapping and accumulation of sediment. Sediment deposition in water reservoirs has major implications for storage capacity, reservoir lifetime and water quality. The present study aimed to evaluate the temporal dynamics of water stored and sedimentation rate in a reservoir using remote sensing data. For this purpose, the study was carried out in O. H. Ivie reservoir located in the America country. The techniques used to carry out this study have been pre-processing of Landsat 8 images, modeling and identifying water pixels using MNDWI index, evaluating reservoir capacity, and compression of results with recent bathymetric survey data to assessment sedimentation rate. According to the results, the average errors of computing the volume of water stored in the reservoir was about 9%. Based on this, the storage capacity of O. H. Ivie reservoir has decreased from 695 million cubic meters at the beginning of operation (1991) to 472 million cubic meters in 2019. The results showed that the lost storage capacity of the reservoir due to sedimentation is about 32% of the original volume and the annual sedimentation rate is 1.4%. Also, by evaluating the obtained results, the average height of sediment deposited in the reservoir between 2004 and 2019 was estimated to be about 9 meters. This research confirmed that remote sensing can estimate storage capacity and sedimentation rate in the reservoir with minimal cost and time. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Objective: Among the hydrological flood routing methods, Muskingum model has always been considered due to simplicity and few required data. Until now, the application of the method in multibranched rivers has been limited because of the lack of flood data. In Muskingum method, two parameters (x and K) are calibrated throughout the river. Methods: In this study, the Muskingum method was employed to route floods in a multi-branched river. To this end, the multi-branched river system including the main waterway, tributary, and the end of the river after the confluence was divided into several intervals and for each interval, the calculation procedure of the Muskingum model were performed separately. In this case, the multiple-reach Muskingum parameters would be obtained. Results: The implementation of the multiple-reach Muskingum model in the branched system of Tajen River, located in Mazandaran province, showed that the triple reach model had the best accuracy. The sum of squared the errors for the single, double and triple Muskingum models were approximately 422, 262, and 222 (m3 /s)2 respectively, indicating an acceptable accuracy of the flood routing results in the multiple-reach Muskingum model. The observed peak flow discharge of the outflow hydrograph from the Tajen river was about 61.7 m3 /s and in single, double and triple Muskingum models were about 55.7, 58.3 and 58.9 m3 /s, respectively. Conclusion:The results demonstrsted that the error of proposed model in prediction of peak flow discharge of the outflow hydrograph in three cases of single, double and triple Muskingum are 9.7, 5.5 and 4.5%, respectively. Also the actual flood volume of outflow hydrograph was about 2.53 mcm while this volume in single, double and triple Muskingum was obtained as 2.50, 2.55 and 2.54 mcm respectively. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Introduction and Objective: The correct estimation of flood flow in rivers is an important issue and plays a significant role in the optimal use of water resources, operation of dam reservoirs, and the design and planning of water projects. Material and Methods: In this research, a simple and conceptual method based on Manning's formula in real flow conditions is used to estimate the flood flow discharge. In this method, firstly, for the combined effect of friction slope and Manning's roughness coefficient, the alpha parameter (α) was defined and calculated for 12 hydrometric stations located in three main rivers of Golestan province (including Gorganrood, Atrak, and Qarasoo). Results: The results showed that the value of this parameter decreases continuously with the increase of the flow depth and finally asymptotically reaches a constant value. This behavior shows that the value of α is nearly constant for the upper flow depths which indicate the occurrence of floods, and hence using this constant value and the Manning formula, the river flood discharge can be estimated. In the next step, we tried to provide a regression model between the Alpha parameter and the flow depth. The regression modeling results showed that for most of the hydrometric stations, the coefficients of determination (R2 ) of the presented equations are smaller than 0.3 which demonstrates its low efficiency. For this reason, machine learning models were used and the parameter was modeled by the Artificial Neural Networks (ANN), Decision Tree (M5tree), and Support Vector Regression (SVR) models. Conclusion: The modeling results showed that the decision tree model with a mean absolute error of 0.35, determination coefficient of 0.88, and root mean square error of 0.86 has the best accuracy in the test phase. After determining the parameter α, the amount of flood discharge was predicted. The best performance among the models was the decision tree in predicting the flow rate in rivers. After comparing the observed values, the decision tree model has an average absolute error of 1.32, a determination coefficient of 0.89, and an average square root error of 63. 3. It has the best accuracy in the test phase. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Local scour at the bridge piers is one of the most important factors threatening the stability of the bridges constructed on the rivers. This issue is mainly due to wake and horse shoe vortices. One of the key factors which intensify the local scour depth in bridge pier and usually is not considered is the accumulation of wooden debris in front of the pier. Many bridges have been unstable or collapsed due to this problem. By accumulation of wooden debris in front of bridge piers, the effective flow area around the piers is decreased and hence the flow velocity will be increased which led to increasing of the scour depth to several times of the normal conditions. There are limited relationships or approaches for estimating the scour depth in the case of debris accumulation at the bridge piers. In this study using experimental data of two laboratory flumes and based on the well-known equation of CSU, dimensionless equations have been presented for prediction of the scour depth in the presence of rectangular and triangular wooden debris. The optimum values of the coefficients and exponents of these new equations have been determined using optimization techniques. The modified CSU equation has suitable and acceptable results in both calibration and validation phases. The maximum percentage of error for the proposed equation is 10.1 and 8.4 in calibration and validation phases, respectively. Also, the mean error of this equation is 2.2 and 2.8 percent, respectively. [ABSTRACT FROM AUTHOR]